CN106968764A - 用于流体贮存器的过滤器系统和过滤方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于容纳SCR排气处理过程中使用的流体还原剂的流体贮存器可以包括多种类型或者设计的袋式过滤器,以便在还原剂被引导出贮存器之前过滤掉来自还原剂的杂质和污染物。为了将袋式过滤器固定至容纳多个入口管道和出口管道的管座组件,在一个方面中,管座组件可以与基座组件相关联,该基座组件设计为减少使还原剂绕过袋式过滤器的泄漏路径。在另一个方面中,袋式过滤器可以在没有基座组件的情况下被直接固定至管座组件。

Description

用于流体贮存器的过滤器系统和过滤方法
技术领域
本发明大体上涉及与发动机排放控制系统结合使用的柴油机排气流体输送系统,并且更加具体地涉及与还原剂输送系统一起使用的过滤器系统和过滤方法。
背景技术
一种用于减少某种柴油机排气成分的已知方法是通过使用排气后处理系统,该排气后处理系统利用氮氧化物的选择性催化还原(SCR)。在典型的SCR系统中,流体还原剂或者还原剂(有时称为柴油机排气流体(DEF)并且其可以包括尿素或者基于尿素的水溶液)在被提供至恰当的催化剂之前与排气混合。在一些应用中,还原剂通过专用喷射器装置被直接喷射到排气通道中。在尿素的情况下,所喷射的还原剂与排气混合并且分解以便在排气流中提供氨(NH3)。该氨然后在催化剂下与排气中的氮氧化物(NOx)发生反应以便提供氮气(N2)和水(H2O)。
如可以理解的,SCR系统需要存在某种形式的还原剂,该还原剂充分接近发动机系统以便在操作期间连续地为发动机供应还原剂。已知有并且在发动机应用中使用了多种还原剂输送系统。在已知的还原剂喷射系统中,在载具上安装有贮存器以便容纳还原剂,从贮存器中抽取还原剂并且以测定量输送至发动机排气系统。贮存器具有有限尿素容量,因此需要在贮存器内定期补给还原剂。在某些应用中,诸如,采矿、建筑、农业以及其它领域的应用,可以在机械的工作环境中执行还原剂补给。这种再填充或者补给操作通常是通过如下方式来执行:通过可移除贮存器盖将还原剂分配到贮存器中。如可以理解的,尘土以及其它杂质可能落在贮存器内,尤其是在再填充操作期间,如果尘土和/或其它杂质被吸入到从贮存器抽取还原剂的泵中,和/或与还原剂一起被输送至还原剂喷射器,则这会引起问题,还原剂喷射器通常具有狭窄间隙和小喷射孔口,该狭窄间隙和小喷射孔口可能粘结或者被杂质堵塞。
过去,已经提出多种方案来减少还原剂贮存器内出现杂质。大多数这些方案建议向贮存器的填充开口添加过滤介质,或者在还原剂泵上游和/或在还原剂喷射器前面的位置处添加与系统内的还原剂供应管线成直线的过滤器。然而,这些已知方案带来某些挑战。例如,设置在容器的进口处的过滤器可能妨碍容器的快速填充,而快速填充是期望的,特别是因为漫长的填充过程可以使机械损失盈利的服务时间。此外,还原剂流体的含水成分易受热效应的影响,诸如,在高温下分解或者在低温下冻结,这使得其在过长管内供应导管和/或过滤器中的存在是不期望的,这是由于过滤器内的结晶效应和/或冻结。这种情况使得需要将加热器和/或其它温度控制装置添加至还原剂供应系统,而这增加了这些系统的成本和复杂性。
发明内容
本发明在一个方面中描述了一种基座组件,该基座组件具有蛤壳式两件式构造以便将袋式过滤器连接至管座,该管座可设置在用于SCR排气后处理过程中使用的流体还原剂的流体贮存器上。该基座组件可以包括第一半圆形基座部分和第二半圆形基座部分,该第一半圆形基座部分和第二半圆形基座部分当结合在一起时提供基座部分的圆柱形形状。第一半圆形基座部分和第二半圆形基座部分中的每一个均包括平面轴向表面以及从该平面轴向表面垂直地延伸的半圆柱形壁。由第一半圆形基座部分的半圆柱形壁限定出的曲线结束于第一邻接边缘和第二邻接边缘,并且由第二半圆形基座部分的半圆柱形壁限定出的曲线结束于第三邻接边缘和第四邻接边缘。当第一半圆形基座部分和第二半圆形基座部分被组装时,第一邻接边缘和第三邻接边缘形成第一连续邻接接缝,并且第二邻接边缘和第四邻接边缘形成第二连续邻接接缝,从而使得基座部分基本上液密。
在另一个方面中,本发明描述了一种管座组件,该管座组件可插入到用于SCR后处理过程中可用的还原剂流体的流体贮存器中。该管座组件包括管座,该管座具有管座凸缘和从该管座凸缘下降的管座凸台。管座凸缘进一步具有比管座凸台的凸台直径大的凸缘直径。管座组件进一步包括安装板,该安装板具有平面底板和圆周壁,圆周壁从平面底板垂直地延伸以便提供适于附接至管座凸台的杯状。安装板的圆周壁进一步具有安装板直径,安装板直径的尺寸设定为限制凸台直径。管座组件可以进一步包括袋式过滤器,该袋式过滤器固定至安装板并且从管座向下下降。
在又一个方面中,本发明描述了一种管座组件,该管座组件可插入到容纳着SCR排气后处理过程中可用的还原剂流体的流体贮存器中。该管座组件包括管座,该管座具有管座凸缘和从该管座凸缘突出的管座凸台,管座凸缘具有凸缘直径,管座凸台具有小于凸缘直径的凸台直径。管座组件进一步由一体形成在一起的组合式基座/板结构制成。组合式基座/板结构包括基座组件部分,该基座组件部分具有平面轴向表面以及凸起到该平面轴向表面上方的安装板。安装板可适于安装至管座的底侧。此外,至少一个供应管道设置为通过圆形凸缘并且固定在管座中以便通过基座/板结构下降到贮存器中。
附图说明
图1是根据本发明联接至包括SCR系统的多个排气后处理系统的内燃机的示意性框图。
图2是用于容纳与图1的SCR系统隔开的流体还原剂的还原剂贮存器的透视图。
图3是沿着图2的线3-3截取的还原剂贮存器的截面立视图,并且示出了贮存器的内部部件。
图4是容纳还原剂贮存器的流体入口和出口的管座组件的透视图,管座组件具有包括袋式过滤器的过滤器组件以及适于部分地插入到贮存器中的基座组件。
图5是用于安装至管座组件的基座组件的第一半圆形基座部分的透视图,第一半圆形基座部分形成用于基座组件的蛤壳式构造的一部分。
图6是第二半圆形基座部分的透视图,该第二半圆形基座部分与第一半圆形基座部分互补以便使蛤壳式基座组件完整。
图7是管座组件的局部侧面立视图,示出了通过将安装凸片插入在从管座下降的安装板上方而被安装至管座的蛤壳式基座组件。
图8是用于蛤壳式基座组件的半圆形基座部分的替代实施例的透视图,该蛤壳式基座组件利用垫片和/或O形环来在互补的第一半圆形基座部分与第二半圆形基座部分之间进行密封。
图9是第二半圆形基座部分的透视图,该第二半圆形基座部分与图8中所示的第一半圆形基座部分互补。
图10是适于将袋式过滤器固定至管座组件的杯状安装板的实施例的透视图。
图11是图10的安装板的侧面立视图,示出了用于保留O形环的O形环凹槽,O形环用于将袋式过滤器固定至安装板。
图12是安装板的透视图,该安装板附接至管座的底侧并且配置为接收袋式过滤器且通过O形环将袋式过滤器固定至其上。
图13是根据本发明的组合式基座/板结构的另一个实施例的透视图,该组合式基座/板结构具有与安装板一体形成的基座组件。
图14是类似于图3的贮存器的截面图,示出了袋式过滤器和入口过滤器的替代实施例。
具体实施方式
本发明涉及用于机械的排放控制系统,并且更加具体地涉及用于与基于SCR的后处理系统一起使用的还原剂过滤系统,基于SCR的后处理系统用于静止或者移动式机械上使用的柴油机。本发明所设想的机械可以用在多种应用和环境中。例如,设想了执行与如下产业相关联的某种类型操作的任何机械:诸如,采矿业、建筑业、农业、运输业、海运业、或者本领域中已知的任何其它产业。例如,本文所设想的机械类型可以是运土机,诸如,轮式装载机、挖掘机、自动倾卸卡车、反铲、物料处理机、机车、铺路机等。除了移动机械外,所设想的机械可以是静止或者便携式机械,诸如,发电机组、驱动气体压缩机或者泵的发动机等。此外,机械可以包括作业机具或者与作业机具相关联,诸如,被利用和采用来完成如下多种任务的作业机具,任务包括:例如,装载、压实、升降、涂刷,机械还包括:例如,铲斗、压实机、叉式升降装置、刷子、抓斗、切割机、剪切机、刀片、破碎机/锤子、螺旋钻等等。
现在参照附图,其中,相同的附图标记指相同的元件,图1中示出的是与机械的内燃机102相关联的排气后处理系统100的代表性框图。内燃机102设计为使诸如柴油或者汽油等烃基燃料燃烧并且将其中的潜在化学能转换为呈旋转运动的形式的机械动力。在所示的实施例中,发动机可以是压缩点火柴油机,但在其它实施例中可以是火花点火汽油机、燃气涡轮等。后处理系统100可以如所示的实施例中示出的那样进行模块化地封装,以便改装到现有发动机上或者可替代地安装在新发动机上。在所示的实施例中,后处理系统100包括第一模块104,第一模块104从发动机102流体地连接至排气导管106。在发动机操作期间,第一模块104布置在发动机102下游以便在内部接收来自导管106的发动机排气。第一后处理模块104可以包括多个排气处理装置,诸如,柴油机氧化催化器(DOC)108和柴油机微粒过滤器(DPF)110,但也可以使用其它装置。第一后处理模块104和其中发现的部件是可选的并且可以针对多种发动机应用被省略,在该多种发动机应用中,不需要第一模块104提供的排气处理功能。在所示的实施例中,由发动机102提供至第一模块104的排气可以在进入传输导管112之前首先经过DOC108并且然后经过DPF110。
传输导管112使第一后处理模块104与第二后处理模块114流体地相互连接,以便使来自发动机102的排气可以在从堆栈120被释放至环境之前连续地经过第一后处理模块104和第二后处理模块114,该堆栈120连接至第二后处理模块。在所示的实施例中,第二后处理模块114围住SCR催化器116和氨氧化催化器(AMOX)118。SCR催化器116和AMOX 118操作以便在氨的存在下对来自发动机102的排气进行处理,在被喷射到传输导管112中的排气中的流体或者液体还原剂或者还原剂降解之后提供氨。
更加具体地,流体相或者液相还原剂122可以是包含尿素的水溶液,其通常可以称为柴油机排气流体(DEF),该流体相或者液相还原剂122通过还原剂喷射器124被喷射到传输导管112中。还原剂122被容纳在箱状贮存器126中并且由泵128提供至还原剂喷射器124。当还原剂122被喷射到传输导管112中时,其与经过其处的排气混合并且与排气一起被传输至第二后处理模块114。为了促进还原剂与排气的混合,可以沿着传输导管112设置由折流板组成的混合器130。如可以理解的,由于在操作期间来自排气的加热,还原剂喷射器124在传输导管112上的位置可以使喷射器暴露至相当高的温度。在所示的示例性实施例中,通过喷射器提供了发动机冷却剂流,但该冷却剂流是可选的。
在操作期间可能出现的一个问题是尘土和/或其它杂质的吸入,可能在贮存器126内发现尘土和/或其它杂质。由于尿素可能冻结,贮存器126和其它类似贮存器内的入口端口接近贮存器的底部,以便即使在如下情况下也可以抽取液体尿素:当发动机102的操作开始且设置在贮存器内的加热器还未使贮存器中保持的全部尿素量熔化时,冻结尿素仍然存在且悬浮在贮存器中。然而,为此从贮存器126的底部抽取液体也使得系统更易吸入可以存在于贮存器内的杂质、尘土或者其它污染物,例如,通过在填充操作期间通过填充端口开口落到贮存器中。
为了容纳流体还原剂,在图2和图3中示出了贮存器200的更加详细的实施例。为了使流体还原剂连通至第二后处理模块的SCR系统,贮存器200包括安装在贮存器顶部的管座组件202,管座组件202配置有多个入口管道和出口管道。所示出的贮存器200是单件式模制塑料结构,其限定出具有合适容积的大体上中空的内部贮存器容积204,以容纳一定量还原剂用于对排气进行持续处理。为了给贮存器200填充流体还原剂,可以通过由可移除填充盖208密封的填充开口206进入贮存器容积,以及为了排空贮存器空腔,可以朝着贮存器的底部设置排水塞209。
管座组件202容纳入口管道和出口管道以便将流体引导至贮存器容积204并且从贮存器容积204引导出流体。例如,为了经由还原剂喷射器124和泵128(图1)向SCR过程供应还原剂,管座组件202包括还原剂供应端口210,该还原剂供应端口210设置在贮存器200外部并且形成通向贮存器容积204中的还原剂供应管道212的一部分。为了确保供应管道212能够获得还原剂,供应管道可以延伸至位于贮存器容积204底部的集液槽214。集液槽214可以包括入口过滤器216以便在流体还原剂进入供应管道212之前从流体还原剂中移除杂质和污染物。同样,为了接收可能从SCR过程返回的多余还原剂,管座组件可以包括还原剂返回端口218,该还原剂返回端口218可以排出靠近贮存器容积204顶部的返回还原剂。在一实施例中,为了测量贮存器200中的还原剂的量,可以在贮存器容积204中安装还原剂液位传感器220,该还原剂液位传感器220可滑动地设置在传感器杆222上并且围绕且平行于供应管道212同轴地延伸。还原剂液位传感器220可以悬浮在流体还原剂的顶部上并且参照传感器杆222读取指示还原剂量的读数或者测量值。
由于包括贮存器的机械可以暴露于非常冷的外部温度,管座组件202可以容纳加热器装置230以防止流体还原剂冻结。在所示的实施例中,加热器装置230可以是液-液热交换器,该液-液热交换器使用温暖的发动机冷却剂流提供的热量来解冻贮存器200中的冻结的还原剂流体。尽管示出了冷却剂操作的加热器,但可以使用其它类型的加热器,诸如,举几个例子,电动加热器或者排气热量供能加热器。冷却剂操作的加热器包括冷却剂入口导管232,该冷却剂入口导管232将来自发动机(例如,发动机102(图1))的加温冷却剂供应至螺旋元件或者管状加热器线圈234,该螺旋元件或者管状加热器线圈234设置在贮存器容积204内并且与其中的还原剂接触。通过冷却剂入口导管232提供的冷却剂经过加热器线圈234,从而对还原剂加热。冷却剂流可以通过冷却剂出口导管236从加热器线圈234返回至发动机。
为了将管座组件202以及其容纳的管道插入到贮存器200中,管座开口240可以设置为通过贮存器的顶部,其提供了进入至贮存器容积204。在图2和图3中最佳地示出的实施例中,管座开口240可以设置为通过形成于贮存器200的外表面上的较厚或者加固材料的贮存器凸起242。为了与管座开口240合作配合,管座组件202可以包括管座250,该管座250具有管座凸缘252以及从管座凸缘突出或者延伸的管座凸台254。管座250可以由模制塑料或者加工金属制成,并且当被安装在管座开口240中时使设置为从其通过的入口管道和出口管道的位置固定。在所示的实施例中,管座凸缘252和管座凸台254可以在形状上是圆形的并且可以分别具有凸缘直径和凸台直径,其中凸台直径小于凸缘直径。然而,在其它实施例中,管座凸缘和凸台的其它形状是可能的。当被安装在贮存器200上时,管座凸缘252可以被支撑在由贮存器外部的贮存器凸起242形成的肩部上,并且管座凸台254可以被接收在管座开口240中,从而使供应管道212、传感器杆222、以及加热器装置230下降到贮存器容积204中。贮存器凸起242可以具有圆形形状,其具有的直径与管座凸缘252的直径相对应,并且管座开口240是圆形的并且具有尺寸设定为与管座凸台254形成滑动配合的直径。因此,管座组件202是用于与贮存器200进行进出流体连通的主要导管。管座组件202可以通过多个螺纹紧固件244可移除地安装至贮存器200,该多个螺纹紧固件244可以经过管座250中的紧固件孔256并且拧入到贮存器凸起242中的互补螺纹孔中。为了移除浮在还原剂中的杂质、污染物、或者冰以及为了保护延伸的供应管道212和加热器装置230,包括袋状过滤器262的过滤组件260可以被固定至管座组件202的底侧并且下降到贮存器容积204中。
参照图3,较好地示出了过滤组件260以及用于将其固定至管座组件202的方法。袋式过滤器262可以具有柔性或者柔韧材料的管状、套筒状或者袜状配置,其与供应管道212和加热器装置230同延地延伸以便包围和围住供应管道212和加热器装置230。为了提供管状形状,袋式过滤器262可以具有封闭端264以及与封闭端相对的口部或者袋开口266。在一实施例中,袋式过滤器的材料可以包括支撑物或者针脚来帮助维持管状形状。袋式过滤器262可以由一层聚丙烯毛毡织物或者材料制成,具有约30μm至40μm的孔隙度。尽管通常可以预期袋式过滤器262的孔隙度在1μm与50μm之间,但袋式过滤器262的孔隙度取决于贮存器中预期存在的杂质的大小并且可以相应地改变为任何大小。如所示出的,聚丙烯毛毡具有内部光滑侧以及具有毛毡感的外部未处理或者不光滑侧,这增加了过滤器用于捕获杂质的外部面积,杂质可能在贮存器容积内四处移动但不会在其内部过滤侧上从过滤器引入散纤维或者杂质。在某些实施例中,可以使用两侧均光滑的织物。此外,可以由对将被过滤的流体类型具有抵抗力的不同材料来代替聚丙烯材料。更进一步地,尽管在此示出了用于袋式过滤器262的单层材料,但可以使用多层或者叠层。在一个设想实施例中,使用两个或者更多个叠层来提高过滤器效率。关于袋式过滤器262的构造,可以将平坦织物片切割且缝合成恰当的形状。可替代地,可以通过使用织袜类机械使用聚丙烯纤维和纱线来将过滤器编织为管状形状。
当被固定至管座组件202时,袋式过滤器262可以限定出内部空腔或者空隙,该内部空腔或者空隙在尺寸上与加热器装置230的加热器线圈234相对应。因此,当被安装在加热器装置230上时,加热器线圈234使袋式过滤器262膨胀并且防止其在还原剂流的影响下坍塌,该还原剂流被抽取到供应管道212以便从贮存器移除。这也防止了袋子被抽取到供应管道212中并且堵住供应管道212。在操作期间,流体还原剂可以从周围贮存器容积204(图3)流过或者渗透过袋式过滤器262以便进入供应管道212,从而从还原剂中过滤掉和移除杂质和污染物。加热器线圈234还可以防止袋式过滤器262在同心地位于螺旋加热器线圈内的传感器杆222上的还原剂液位传感器220周围坍塌并且干扰还原剂液位传感器220。因此,防止了袋式过滤器262干扰还原剂量测量值。
为了进一步帮助袋式过滤器262维持膨胀形状,过滤组件260可以包括过滤器载体268,该过滤器载体268位于袋式过滤器262的袋开口266附近,其在这里附接至管座组件202。过滤器载体268具有与袋式过滤器262的圆柱形形状相对应的中空的大体上圆柱形的形状。过滤器载体268的外径被配置为配合在袋式过滤器262的内径内并且帮助袋式过滤器在操作期间保持其形状。由于在示出的配置中的袋式过滤器262在加热器线圈234上和周围延伸,过滤器载体268由于加热器线圈234提供的内部支撑而无需沿着圆柱形袋式过滤器262的整个纵向长度延伸。如所示出的,过滤器载体268可以由挤压塑料或者由使用塑料纤维的编织网制成。在该实施例中使用塑料而不是金属来用于载体是因为某些还原剂制剂的腐蚀性,但是,取决于贮存器中使用的还原剂或任何其它流体的类型,可以使用任何合适的材料。通常,对于包含尿素的还原剂贮存器,合适的材料可以包括金属,诸如,钛、镍-钼-铬-锰-铜-硅-铁合金,例如,哈式合金c/c-276、高合金奥氏体铬-镍钢和铬-镍-钼钢以及不锈钢。其它合适的非金属材料包括:聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚氟乙烯(PFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
为了将过滤组件260固定至管座组件202,过滤组件可以包括基座组件270或者在操作上与基座组件270相关联,该基座组件270适于连接在管座250与袋式过滤器262之间。基座组件270可以具有圆柱形配置,该圆柱形配置在尺寸上与管座凸台254的凸台直径和袋式过滤器262的袋开口266相对应。为了便于组装至管座250,基座组件270可以具有两件式蛤壳式构造,如在图5和图6中示出的实施例中所指示的。尤其,第一件可以是第一半圆形基座部分272并且第二件可以是第二半圆形基座部分274,第二半圆形基座部分274与第一半圆形基座部分272互补以便提供基座组件270的总圆柱形形状;然而,应注意,这些形状和几何结构仅仅是示例并且第一基座部分和第二基座部分可以具有与贮存器上的管座开口相对应的其它合适形状。进一步地,尽管所示的第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274大概是半球形的并且组成圆柱形基座组件的约180°,但在其它实施例中,其可以组成圆柱形基座组件的不同度数或者弧度。第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274可以由可能由玻璃纤维加固的模制热塑性材料制成,尽管在其它实施例中,该基座部分可以由任何其它合适的材料制成,诸如,浇铸、烧结、或者加工金属。
如在图4中所示的,当被组装在一起以便产生基座组件270时,第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274邻近彼此定位并且设置在管座250下面。第一基座部分272和第二基座部分274的半圆形形状为过滤器组件270提供与圆形袋开口266相对应的圆形配置。进一步地,邻近的第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274可以勾画出轴线275,该轴线275使管座组件202的其它部件同心地定向。当被组装在一起时,第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274沿着垂直第一接缝276邻近彼此邻接,同时基座组件270沿着水平第二接缝277邻近管座250邻接。为了在蛤壳布置中将第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274邻近地固定在一起,紧固件孔278可以设置为通过至少一个基座部分,与轴线275正交,并且朝向另一个基座部分。基座紧固件279可以被旋拧通过紧固件孔278并且拧入邻近基座部分中。其中一个紧固件孔278可以是平滑壁孔并且另一个紧固件孔可以是螺纹的以便接收紧固件279。
参照图5,为了提供基座组件的蛤壳式构造,第一半圆形基座部分272可以包括第一平面轴向表面280以及从第一平面轴向表面延伸的第一半圆柱形壁282。第一半圆柱形壁282可以相对于轴线275径向地定向,参照图5中所示的。第一半圆柱形壁282形成的圆弧可以结束于第一邻接边缘284和第二邻接边缘286,第一邻接边缘284和第二邻接边缘286可以大体上平行于轴线275且从轴线275偏移;尽管在其它实施例中,该邻接边缘可以具有相对于轴线的不同角度定向。第一平面轴向表面280可以具有平滑或者平坦表面,没有凸起等,垂直于第一半圆柱形壁282以便允许第一半圆形基座部分紧靠管座。第一平面轴向表面280的垂直定向可以在平面轴向表面与第一邻接边缘284和第二邻接边缘286之间创建直角角落。第一邻接边缘284和第二邻接边缘286可以部分地延伸超出第一平面轴向表面280以便使其形成从轴线275偏移的弦线。为了便于安装至管座,第一半圆形基座部分272可以包括一个或多个相当薄的安装凸片288,其从第一平面轴向表面280突出并且向内且与轴线275正交地延伸。安装凸片288布置在轴线275的两侧,安装凸片288可以大体上与第一平面轴向表面280共面并且可以平行于彼此延伸。为了促进过滤器袋的可操作性,第一半圆形基座部分272可以可选地包括一个或多个硬挺支腿289,该一个或多个硬挺支腿289具有细长形状并且从第一半圆柱形壁282垂直地向下延伸。硬挺支腿289可以彼此平行并且平行于轴线275而径向地布置在半圆柱形壁282周围,从而当过滤器袋被插入到过滤器组件上时,硬挺支腿使袋式过滤器膨胀。
参照图6,第二半圆形基座部分274可以与第一基座部分272具有大体上的相似之处,包括第二平面轴向表面290以及从第二平面轴向表面290下降的第二半圆柱形壁292。第二平面轴向表面290可以具有没有凸起的平坦平面特征,并且半圆柱形壁292可以径向地定向且平行于轴线275,这在图6中示出用于参照目的。第二半圆柱形壁292也结束于第三邻接边缘294和第四邻接边缘296,第三邻接边缘294和第四邻接边缘296可以垂直于第二平面轴向表面290且成直角地与第二平面轴向表面290相交并且平行于轴线275。第三邻接边缘294和第四邻接边缘296可以与图5的第一邻接边缘284和第二邻接边缘286相对应,以便当第一基座部分270和第二基座部分272被组装为邻近彼此时,这些邻接边缘彼此连续地邻接。第二平面轴向表面290可以仅仅在第二半圆柱形壁292的一部分上延伸,从而使其形成从轴线275偏移的弦线。因此,第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274在被邻近地组装在一起时勾画出空的内部区或者缝隙,以便容纳与管座组件相关联的入口管道和出口管道。为了便于组装,第二半圆形基座部分274还包括安装凸片298,该安装凸片298从第二平面轴向表面290平行地且共面地延伸至轴线275的任一侧。第二半圆形基座部分274可以包括可选的硬挺支腿289,该硬挺支腿289从第二半圆柱形壁292悬垂以便补充第一半圆形基座部分272上的硬挺支腿。进一步地,第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274均可以包括半环形凹槽299,该半环形凹槽299径向地设置在相应的第一半圆柱形壁282和第二半圆柱形壁292的外表面中。当第一半圆形基座部分和第二半圆形基座部分被组装在一起时,半环形凹槽299可以彼此对齐,以便接收带夹等,从而将袋式过滤器固定至基座组件270。
参照图4和图7,当基座组件270被组装至管座组件202时,基座组件连接至管座250的底侧邻近于管座凸台254,其中第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274设置在蛤壳式布置中。第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274的大小可以设定为使得组装的基座组件在尺寸上与从较大管座凸缘252下降的管座凸台254的凸台直径相对应。为了将基座组件270与管座组件202牢固地锁定在一起,管座250包括诸如安装板258等配合结构,其从管座凸台254的底表面向下悬垂。安装板258可以是被固定至管座250的片金属件,其可以包括向外延伸的板支腿259,板支腿259大体上垂直于轴线275并且与管座凸台254的底表面间隔开以便在其间提供缝隙或者空间。为了组装,第一半圆形基座部分272与安装凸片288一起被放置为邻近管座凸台254的底表面并且然后朝着轴线275向侧面移动,以便使安装凸片被接收在管座凸台与板支腿259之间的空间中。安装凸片288和安装板258的尺寸可以设定为产生相当紧密的滑动配合。第二半圆形基座部分274类似地被放置为邻近安装板258的底表面,然后水平地移动以便将安装凸片298插入到板支腿259与管座凸台254之间的空间中。将安装凸片288和298固定在管座凸台254的底表面与安装板258的板支腿259之间使得基座组件270保持垂直地邻近管座250。在图4中所示的基座紧固件279可以被插入通过设置为通过半圆柱形壁282和292的紧固件孔278以便将第一半圆形基座部分272和第二半圆形基座部分274夹固为围绕管座凸台254的蛤壳。
基座组件270的前述蛤壳式构造的优点在于:在部件之间创建了紧密接缝,这防止还原剂流体绕过袋式过滤器262并且因此防止还原剂中的任何杂质或者污染物躲避过滤,并且使得袋式过滤器262能够在这些材料可能损坏或者淤塞下游的SCR系统之前移除这些材料。尤其,图5和图6中的互补的第一邻接边缘284和第三邻接边缘294可以合作以提供图4中的垂直第一接缝276。可以理解的是,第二邻接边缘286和第四邻接边缘296提供类似的垂直接缝,该垂直接缝可以在基座组件的相对侧上可见。同样,图5和图6中的第一平面轴向表面280和第二平面轴向表面290可以合作以产生具有图4中的管座凸台254的底表面的水平第二接缝277。邻接边缘和平面轴向表面中的每一个均可以配置有平滑平面表面,从而使得不会在垂直第一接缝276和水平第二接缝277处形成较大缝隙,然而,应注意,在其它实施例中,邻接边缘和平面轴向表面可以布置成不同的互补角,从而产生的接缝未必是垂直的或者水平的。由于对应的边缘与表面之间的连续关系,大多数还原剂由于不可通过接缝绕过袋式过滤器而在操作期间被引导通过袋式过滤器。
在另一个实施例中,为了进一步防止还原剂渗过第一接缝和第二接缝以及绕过袋式过滤器,部件的接缝和接头可以由垫片和/或O形环来加塞。参照图8和图9,其中示出了了用于基座组件370的、大体上类似于图5和图6的基座部分的第一半圆形基座部分372和第二半圆形基座部分374的另一个实施例。第一半圆形基座部分372包括第一平面轴向表面380以及从第一平面轴向表面垂直地延伸的第一半圆柱形壁382。第一半圆柱形壁382相对于轴线375径向地布置,以便使第一平面轴向表面380垂直于轴线375。尽管平面轴向表面380保持大体上平坦,但在本实施例中,平面轴向表面的表面积可以增加以便容纳半环形O形环凹槽389,该半环形O形环凹槽389垂直地设置在平面轴向表面中并且从半圆柱形壁382的弯曲周界径向向内地且追踪该弯曲周界呈弯曲布置地前进。半圆柱形壁382结束处的第一邻接边缘384和第二邻接边缘386的表面积同样增加,从而扩大了其提供的支承表面积。参照图9,第二半圆形基座部分374也包括垂直的第二平面轴向表面390以及第二半圆柱形壁392,第二平面轴向表面390和第二半圆柱形壁392均类似于第一半圆形基座部分372相对于轴线375定向。此外,第二平面轴向表面390可以被扩大以便容纳设置在其中的半环形凹槽399,并且第三邻接边缘394和第四邻接边缘396可以被扩大以便补充第一邻接边缘384和第二邻接边缘386。
为了密封当将第一半圆形基座部分372和第二半圆形基座部分374组装到基座组件370中时所形成的接缝,可以包括第一垫片376和第二垫片378。第一垫片376和第二垫片378可以在形状上是大体上的矩形并且大小可以设定为在尺寸上与第一邻接边缘384、第二邻接边缘386、第三邻接边缘394和第四邻接边缘396相对应。当第一半圆形基座部分372和第二半圆形基座部分374被放置为邻近彼此时,第一垫片376可以被设置在第一邻接边缘384与第三邻接边缘394之间,并且第二垫片378可以被设置在第二邻接边缘386与第四邻接边缘396之间。邻接边缘的增加表面积促进了对第一垫片和第二垫片的压缩以及在接缝处形成密封。同样提供的可以是环形弹性体O形环379,该环形弹性体O形环379的形状和尺寸设定为被接收在第一半环形O形环凹槽389和第二半环形O形环凹槽399中,当第一半圆形基座部分372和第二半圆形基座部分374被放置为邻近彼此时,第一半环形O形环凹槽389和第二半环形O形环凹槽399形成完整的圆形凹槽。因此,O形环379被布置为对当将基座组件370和管座组装在一起时在其间创建的接缝进行密封。垫片可以由合适的压缩性材料制成,诸如,软木、硅树脂、或者诸如氯丁橡胶等橡胶、腈类、或者像全氟弹性体等含氟聚合物。O形环可以由类似的半压缩性材料制成以便根据本领域中已知的标准过程来相对于管座的底表面对轴向平面表面进行密封。第一半圆形基座部分372和第二半圆形基座部分374可以包括像硬挺支腿和凸片等附加特征件以便促进基座组件370的构造和使用。
如上文所描述的,在一实施例中,管座组件可以包括呈安装板的形式的配合结构以便有助于与过滤器组件组装在一起。在另一实施例中,安装板可以配置为代替基座组件。参照图10和图11,其中示出了安装板400的实施例,安装板400具有适于附接至管座的底侧的圆形杯状配置。杯状安装板400可以包括平坦的平面底板410以及从平面底板410的周界边缘垂直地延伸的圆周壁412。平面底板410和圆周壁412可以相对较薄并且在一实施例中可以由冲压金属制成。圆周壁412可以相对较短并且限定出安装板直径414和外部周界表面416。为了容纳O形环,圆周壁412可以包括设置在外部周界表面416周围的环形O形环凹槽418。为了容纳与管座组件相关联的多个入口管道和出口管道,平面底板410可以具有设置为从其通过的一个或多个孔径420。
参照图12,为了将安装板400附接至管座组件402的底侧,杯状安装板可以被布置为在圆周壁412内周向地接收从管座450突出的圆形管座凸台454。安装板直径的尺寸可以设定为与凸台直径相对应以便使安装板和管座凸台形成滑动配合。此外,平面底板410的尺寸设定为被放置为邻近管座凸台454的底表面并且大体上与该底表面同延地延伸。为了使安装板400和管座450保持邻近彼此,一个或多个紧固件422可以被旋拧通过平面底板410并且拧入管座凸台454中。当被结合在一起时,管座组件的入口管道和出口管道可以经过设置在底板410中的孔径420。为了将袋式过滤器462固定至管座450,袋式过滤器462的袋开口466可以接收从管座450延伸的入口管道和出口管道,从而使袋开口设置在安装板400以及管座凸台454周围并且靠近安装板400和管座凸台454邻近管座凸缘452的底侧。弹性体O形环468的尺寸设定为与圆周壁412中的O形环凹槽418相对应,弹性体O形环468可以被安装在袋式过滤器462和安装板400周围。当O形环468被接收在O形环凹槽418中时,其可以将袋式过滤器462紧捆至或者固定至管座450。通过将袋式过滤器462直接固定至安装板400并且消除基座组件,也就消除了可能泄漏并且允许还原剂绕过袋式过滤器的至少一些接缝。在多个实施例中,O形环468可以是单独的物件或者可以被缝合到袋式过滤器462中靠近袋开口466的周界。在一可能的实施例中,安装板400可以具有硬挺支腿,硬挺支腿垂直地附接以便在圆周壁412周围径向地间隔开,从而插入到袋式过滤器462的袋开口466中并且使袋开口466保持打开。
参照图13,在另一实施例中,不用安装板来代替基座组件,组合式基座/板结构500可以在整体结构中包括基座组件部分502和安装板部分504两者。组合式基座/板结构500可以用单一物件来代替基座组件和安装板两者以便加入管座组件。如在前述实施例中,基座组件部分502适于插入到袋式过滤器中并且可以是大体上的圆柱形形状,包括平面轴向表面510以及从平面轴向表面垂直地下降的圆柱形壁512。圆柱形壁512可以在组合式基座/板结构500周围同延地延伸并且勾画出组合式基座/板结构500的轴线505。平面轴向表面510和圆柱形壁512可以勾画出与基座组件部分502相关联的基座组件直径519。为了将袋式过滤器固定至组合式基座/板结构500,圆柱形壁512可以包括与轴线505同心的环形凹槽516,环形凹槽516可以接收带夹等以便将袋式过滤器的开口紧捆至圆柱形壁。在一实施例中,为了促进与袋式过滤器的相互作用,一个或多个径向地间隔开的硬挺支腿518可以从圆柱形壁512的周界悬垂以便使袋式过滤器在操作期间保持打开。
为了与管座交界,安装板部分504可以被设置在基座组件部分502的平面轴向表面510上方。在所示的实施例中,安装板部分504可以具有顶板520,顶板520平行于平面轴向表面510并且通过较窄直径颈部522在平面轴向表面510上方间隔开。顶板520可以是圆形的并且可以具有安装板直径529,安装板直径529的尺寸大小设定为在颈部522的直径与基座组件部分502的基座组件直径519之间,然而,在其它实施例中,顶板520可以具有其它形状。顶板520可以通过颈部522在平面轴向表面510上方间隔开,从而使顶板520的周界边缘524悬挂在平面轴向表面510上。由于该间隔,顶板520可以与恰当成形的卡爪等相配合或者由恰当成形的卡爪等抓住,恰当成形的卡爪等从管座悬垂以便与组合式基座/板结构500连接。为了容纳来自管座的入口管道和出口管道,基座组件部分502和安装板部分504可以具有设置为从其通过并且大体上平行于轴线505延伸的一个或多个管道孔径530。在所示的实施例中,组合式基座/板结构500可以由例如浇铸或者烧结金属或者模制塑料制成为整体结构,其中基座组件部分502和安装板部分504连续地结合在一起。组合式基座/板结构500因此消除了如若不然可能泄漏并且允许还原剂绕过袋式过滤器的至少一些接缝。组合式基座/板结构的整体性质还消除了对垫片和O形环的需要以便密封单独的部件。在其中组合式基座/板结构500一体形成的实施例中,硬挺支腿518可以单独的生产并且用夹子夹至、用螺栓连接至、焊接至、或者熔合至基座组件部分502上。
参照图14,其中示出了贮存器600以及与贮存器勾画出的贮存器容积604连通的管座组件602的另一实施例。可经由填充开口606进入贮存器容积604,填充开口606由可移除填充盖610选择性地打开和关闭,以便接收用在SCR系统中的还原剂流体。管座组件602容纳多个入口管道和出口管道,包括:例如,供应管道612,其下降至集液槽并且止于贮存器容积604内部的入口端口614和设置在贮存器容积604中的加热器装置630。为了容纳管座组件602以便将还原剂和其它流体引导至贮存器容积604和从贮存器容积604引导出还原剂和其它流体,贮存器600包括管座开口640,管座开口640设置为通过形成在贮存器顶部上的贮存器凸起642。入口管道和出口管道可以被固定在塑料模制管座650中,塑料模制管座650可移除地安装在管座开口640中。尤其,管座650可以包括较大直径的管座凸缘652以及较小直径的管座凸台654,较大直径的管座凸缘652适于被设置为邻近贮存器凸起642并且由贮存器凸起642呈邻接关系支撑,较小直径的管座凸台654可以部分地由尺寸相对应的管座开口640接收。尽管管座开口640和管座650示出为圆形形状,但在其它实施例中,其可以具有其它互补形状。
为了在来自储存在贮存器容积604中的还原剂被抽取通过供应管道612之前过滤掉其中的污染物,本实施例中的贮存器600可以包括容纳着扩大袋式过滤器662的过滤器组件660。扩大袋式过滤器662可以具有比上文在图3和图4中描述的袋式过滤器大得多的表面积。通过提供附加过滤材料,增加的表面积与增加的过滤使用寿命相关联,从而使过滤器组件660在需要进行维护或者清洁之前可以操作更长时间。同样,与图3和图4中描述的袜状、管状袋式过滤器不同,扩大袋式过滤器662不具有明确形状而是可以由本文中提到的任何合适过滤材料的柔性片材制成。通过允许扩大袋式过滤器变形或者本身折叠,明确形状的缺乏便于将扩大袋式过滤器662插入通过较小管座开口640。一旦处于贮存器容积604内部,扩大袋式过滤器662可以展开并且覆盖在贮存器600的地板或者底部上。除了提供增加表面积外,扩大袋式过滤器可以能够接近在贮存器容积604的较远角落处的还原剂。为了将扩大袋式过滤器662与管座组件602连接在一起,扩大袋式过滤器可以包括袋开口666,袋开口666可以部分地接收供应管道612并且可以在将管座组件602安装在贮存器600上之前通过带夹、捆带等固定至供应管道612。管座组件602可以被周期性地移除以便清洗扩大袋式过滤器662。
除了扩大袋式过滤器662之外,贮存器600的实施例还可以包括扩大入口过滤器670,扩大入口过滤器670在操作上与填充开口606相关联。与扩大袋式过滤器662一样,入口过滤器670可以是不定形状的高度柔韧袋状结构,由被缝合在一起以便提供封闭的柔性片材制成。入口过滤器670的入口672可以可移除地设置在填充开口606中,其中入口过滤器的剩余部分下降到贮存器容积604中。入口过滤器670接收被添加至贮存器600的还原剂并且在还原剂遇到贮存器容积604的其余部分之前对其进行过滤。入口过滤器670还可以捕获可能无意地落到填充开口606中的大尘土颗粒和其它杂质。入口过滤器670可以被移除以进行定期清洁。在多个实施例中,入口过滤器670可以与与上文描述的管座组件相关联的任何过滤器组件合作使用。
工业实用性
本发明适用于发动机的排放控制系统,更加具体地适用于使用SCR过程的排放控制系统,SCR过程需要向发动机排气流中喷射像基于尿素的水溶液等流体还原剂。在所公开的实施例中,对用于从贮存器进给还原剂的两级过滤布置进行了描述,该两级过滤布置有利地配置为提供充分的保护以防止诸如淤泥、尘土、纤维等杂质、或者诸如冰等瞬态杂质进入泵送系统和/或如若不然阻塞离开贮存器的流动通道。
将理解,前述描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而,设想本发明的其它实施方式可以在细节上与前述示例有所不同。对本发明或者其示例的所有引用均意在参照在当时讨论的特定示例并且不意在暗含针对本发明的更为广泛的范围的任何限制。所有对于某些特征的区别性和贬低性语言均意在指示这些特征并不是优选的,而不是完全将这些特征排除在本发明的范围之外,除非另外指明。
除非本文另外指明,否则本文对值的范围的详述仅意在用作速记方法来分别地指落在范围内的每个单独的值,并且每个单独的值被包括到本说明书中,如同在本文单独列举出一样。除非本文另外指明或者如若不然明显与上下文矛盾,否则本文描述的所有方法可以按照任何合适的顺序来执行。

Claims (10)

1.一种蛤壳式两件式构造的基座组件,所述基座组件用于附接至管座并且可设置在用于流体还原剂的流体贮存器中,所述基座组件包括:
第一半圆形基座部分,所述第一半圆形基座部分具有第一平面轴向表面以及从所述第一平面轴向表面延伸的第一半圆柱形壁,所述第一半圆柱形壁结束于第一邻接边缘和第二邻接边缘,所述第一半圆形基座部分的所述第一邻接边缘和所述第二邻接边缘定向为大体上垂直于所述第一平面轴向表面;
第二半圆形基座部分,所述第二半圆形基座部分具有第二平面轴向表面以及从所述第二平面轴向表面垂直地延伸的第二半圆柱形壁;所述第二半圆柱形壁结束于第三邻接边缘和第四邻接边缘,所述第二半圆形基座部分的所述第三邻接边缘和所述第四邻接边缘定向为大体上垂直于所述第二平面轴向表面;其中,
当被组装时,所述第一邻接边缘和所述第三邻接边缘形成第一连续邻接接缝,并且所述第二邻接边缘和所述第四邻接边缘形成第二连续邻接接缝。
2.根据权利要求1所述的基座组件,其中,所述第一半圆形基座部分包括安装凸片,所述安装凸片垂直于且大体上邻近所述第一轴向表面从所述第一半圆柱形壁向内延伸。
3.根据权利要求2所述的基座组件,其中,所述第一邻接边缘和所述第二邻接边缘与所述第一平面轴向表面交界成大约为直角的角落,并且所述第三邻接边缘和所述第四邻接边缘与所述第二平面轴向表面交界成大约为直角。
4.根据权利要求3所述的基座组件,其中,所述第一半圆形基座部分的所述第一半圆柱形壁包括设置为从其通过用于容纳紧固件的第一紧固件孔,并且所述第二半圆形基座部分的所述第二半圆柱形壁包括用于容纳所述紧固件的第二紧固件孔。
5.根据权利要求1所述的基座组件,其中,所述第一半圆柱形壁包括第一半环形凹槽,所述第一半环形凹槽设置为径向地围绕所述第一半圆柱形壁的外表面,并且所述第二半圆柱形壁包括第二半环形凹槽,所述第二半环形凹槽设置为径向地围绕所述第二半圆柱形壁的外表面。
6.根据权利要求1所述的基座组件,其中,所述第一半圆形基座部分和所述第二半圆形基座部分各形成所述基座组件的约180°。
7.根据权利要求6所述的基座组件,其中,所述第一半圆形基座部分和所述第二半圆形基座部分在被组装在一起时限定出轴线。
8.根据权利要求1所述的基座组件,其进一步包括:设置在所述第一邻接边缘与所述第三邻接边缘之间的垫片、以及设置在所述第二邻接边缘与所述第四邻接边缘之间的垫片。
9.根据权利要求8所述的基座组件,其中,所述第一平面轴向表面包括第一半环形O形环凹槽,并且所述第二平面环形表面包括第二半环形O形环凹槽,所述第一半环形O形环凹槽和所述第二半环形O形环凹槽适于接收圆形O形环。
10.一种可插入在用于还原剂流体的流体贮存器上的管座组件,所述管座组件包括:
管座,所述管座包括具有凸缘直径的管座凸缘以及从所述管座凸缘下降的管座凸台,所述管座凸台具有小于所述管座凸缘的所述凸缘直径的凸台直径;
安装板,所述安装板具有适于附接至所述管座凸台的杯状形状,所述安装板包括平面底板以及从所述平面底板的圆形边缘垂直地延伸的圆周壁,所述圆周壁具有设定为限制所述凸台直径的安装板直径;及,
袋式过滤器,所述袋式过滤器固定至所述安装板并且从所述管座下降。
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